模拟电子电路基础2-2.ppt

2.2 结型场效应管 2.2.1 JFET的结构及基本工作原理 2.2.1 JFET的结构及基本工作原理 (2) uDS对iD的影响 综上分析，可得下述结论: 2.2.2 JFET特性曲线及参数 2.2.2 JFET特性曲线及参数 3. 主要参数 2.2.3 JFET的小信号模型 2.3 金属—氧化物—半导体场效应管（MOSFET） 2.3.1 N沟道增强型MOSFET工作原理 4 输出特性 4 输出特性 5 E型NMOSFET大信号特性方程 5 E型NMOSFET大信号特性方程 2.3.2 N沟道耗尽型MOSFET 2.3.3 MOSFET小信号模型 2.3.3 MOSFET小信号模型 * 引言 2.2.1 JFET的结构及基本工作原理 休息1 休息2 2.2.2 JFET特性曲线及参数 返回 2.2.3 JFET小信号模型 2.2 结型场效应管 休息1 休息2 引言 返回 S 源极 D 漏极 G 栅极 休息1 休息2 返回 G S D G 栅极 D 漏极 S源极 G S D 休息1 休息2 返回 G S D iD N G S D iD N ① JFET栅极、沟道之间的PN结应反向偏置，因此，其iG≈0，输入电阻很高。 ② JFET是电压控制电流器件，iD受uGS控制。 ③ 预夹断前，iD与uDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和，几乎与uDS电压的变化无关。 ④ 场效应管只有一种极性的载流子导电，通常称为单极性晶体管。 P沟道JFET工作时，其电源极性和电流方向都与N沟道JFET的相反，但工作原理相同。 输出特性的斜率随栅源电压而变化，栅源电压愈负，输出特性曲线相对纵坐标轴愈倾斜,漏源间的等效电阻愈大。 休息1 休息2 返回 1 输出特性曲线 l 1 uGS UGS（off）0 uDS 0 uGD UGS（off） 0uGS UGS（off） uDSuGS-UGS（off） uGD UGS（off） 0uGS UGS（off） uDS=uGS-UGS（off） uGD= UGS（off） 0uGS UGS（off） uDS uGS-UGS（off） uGD UGS（off） N沟道 JFET 截止区 放大区（饱和区） 预夹断状态 可变电阻区 类型 III:击穿区：当uDSBUDS后，由于加到沟道中耗尽层的电压太高，电场很强，致使栅漏间的PN结发生雪崩击穿，iD迅速上升 IV区:全夹断区：当uGSUGS（off）时，沟道完全被夹断，iD=0,也称为截止工作区。 休息1 休息2 返回 2.2.2 JFET特性曲线及参数 (3) 最大漏源电压BUDS (4) 最大栅源电压BUGS (5) 低频跨导gm 跨导反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，它相当于转移特性曲线工作点上的斜率。 是在uGS =0情况下的跨导 (6) 输出电阻rds 反映沟道长度的调制效应，是输出特性曲线工作点上切线斜率的倒数。 在小信号条件下，微分diD、duGS和duDS可以分别用交流小信号id、ugs和uds来代替。 休息1 休息2 返回 上式中 正是FET的交流参数跨导gm， 则是FET的漏源内阻rds的倒数。 得到JFET的低频小信号电流、电压之间的关系式 自上世纪80年代以来，大规模MOS集成电路发展十分迅速，使MOS集成电路在当代大规模集成电路中占据主流地位。 衬底引线 P SiO2 N+ N+ S G D iD iD iD …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… N+ S G D P N+ iD 返回 休息1 休息2 N+ S G D P N+ …… …… …… …… iD iD iD iD 返回 休息1 休息2 UGS(th) N+ S G D P N+ …… …… …… …… uGS uGD=uGS-uDS uDS uGS1 uGS2 uGS3 uGS4 返回 休息1 休息2 uGS uGD=uGS-uDS uDS N+ S G D P N+ …… …… …… …… =UGS（th） uGS1 uGS2 uGS3 uGS4 返回 休息1 休息2 如果 夹断点向源极S方向移动，电压增量 几乎全部降落在夹断区上，而沟道电压几乎不变，所以iD不变，呈现恒流特性。 当考虑到沟道长度的调制效应后，MOSFET管在恒流区的大信号特性方程通常可表示为 式中 是管子的增益系数，单位为mA／V2 : 电子的迁移率(600～800cm2／(V·s))； 是SiO2氧化层单 位面积电容量[(3～4)×10-8F／cm2]]； 是沟道宽度与长度 之比，简称宽长比。 当不考虑沟道长度的调制效应时，即λ=